Упрощенная HTML-версия
Атомное строительство I 24
21
тема
номера
При сооружении и эксплуатации энер-
гоблоков АЭС, радиохимических про-
изводств, транспортных энергетиче-
ских установок одним из важнейших
критериев безопасности их работы
является качество сварных соедине-
ний трубопроводов. При этом значи-
тельная доля трудозатрат приходится
на сварку неповоротных соединений
трубопроводов, которая производит-
ся в различных пространственных по-
ложениях и характеризуется высокой
плотностью расположения сваривае-
мых трубопроводов и затесненностью
рабочего пространства. Данная про-
блема усугубляется проблема острым
дефицитом высококвалифицированно-
го персонала, в том числе и професси-
ональных ручников-сварщиков — они
и сейчас на вес золота.
Общепризнано, что в условиях крупно-
масштабного производства и при чрез-
вычайно высоких требованиях по каче-
ству сварных соединений, достижение
высокой производительности работ и
стабильности качества сварных соеди-
нений возможно только при широком
внедрении автоматической сварки.
Характерное для технологических
трубопроводов АЭС и других объек-
тов атомной отрасли широкое разно-
образие типоразмеров и материалов
определило необходимость разработ-
ки ряда технологических процессов
автоматической орбитальной сварки
и сварочного оборудования, отвеча-
ющих специфике конкретного объек-
та. Так, при монтаже энергетических
реакторов канального типа (РБМК) и
радиохимических производств необхо-
димо выполнить сотни тысяч сварных
соединений труб малых и средних раз-
меров (диаметром 12 – 90 мм с тол-
щиной стенки 1-9мм), а также сравни-
тельно толстостенных (диаметром 200
– 350 мм с толщиной стенки до 20мм)
из хромоникелевых сталей аустенит-
ного класса. Для реакторов АЭС ВВЭР
наибольшую сложность с позиций тру-
доемкости и обеспечения требуемого
качества представляет сварка толсто-
стенных труб как из аустенитных (диа-
метром до 600 мм с толщиной стенки
до 60мм), так и перлитных (диаметром
до 990 мм с толщиной стенки до 70мм)
сталей.
Эффективным практическим решени-
ем задачи создания высокопроизво-
дительной технологии автоматической
орбитальной сварки труб малого и
среднего диаметра явилась разработ-
ка в НИКИМТ способа сварки стыков
труб автоопрессовкой. Сущность спосо-
ба заключается в том, что для формиро-
вания сварного шва с усилением исполь-
зуются термопластические деформации
металла соединения, возникающие как
следствие развития в зоне сварки на-
пряжений сжатия от неравномерного
нагрева стыка труб сварочной дугой. В
результате этого одновременно с обра-
зованием поперечной усадки при допол-
нительных «опрессовочных» проходах
происходит течение нагретого металла
по толщине стенки трубы и формирова-
ние усиление с обеих сторон сварного
шва. Отличительными особенностями
способа автоопрессовки является сле-
дующее:
- не требуется выполнять разделку ко-
мок стыка (достаточно торцовки);
- в качестве индикатора провара в
корне шва при радиографическом кон-
троле можно использовать обратную
фаску в стыке размером 0,5мм;
- введены в нормативную документа-
цию (ПН АЭ Г-7-009-89) конкретные ре-
жимы сварки способом автоопрессовки;
- простота конструкции и обслужива-
ния, минимальные размеры сварочной
головки трубосварочных автоматов
(типа ОДА и ОСА).
Примером эффективного внедрения
технологии автоматической орбиталь-
ной сварки по способу автоопрессовки
и реализующего его сварочного обо-
рудования НИКИМТ может служить их
масштабное использование при соору-
жении радиохимических производств и
при монтаже всех энергоблоков АЭС с
РУ РБМК; автоматизация сварки трубо-
проводов на этих объектах достигала
80-90%.
Другим примером эффективного реше-
ния задачи автоматизации орбитальной
сварки может служить ремонт трубопро-
водов Ду300 РУ РБМК, изготовленных
из хромоникелевой стали аустенитного
класса. Как показал опыт эксплуатации,
сварные соединения этих трубопроводов
подвержены межкристаллитному рас-
трескиванию под напряжением (МКРПН)
вследствие высокого уровня суммарных
растягивающих остаточных сварочных и
рабочих напряжений, повышенного со-
держания кислорода в теплоносителе,
наличия или развития сенсибилизации
стали, т.е. обеднения приграничных об-
ластей зерен металла хромом. Основ-
ным способом устранения таких по-
вреждений трубопроводов, принятых в
тот период на АЭС с реакторами РБМК,
была вырезка поврежденных коррозией
сварных швов и повторная (ремонтная)
сварка трубопровода.
Исходя из предположения, что раз-
витие МКРПН в сварных соединени-
ях трубопроводов Ду300 связано с
особенностями технологии их сварки,
в качестве важнейшей была постав-
лена задача разработки ориентиро-
ванной на предупреждение МКРПН
технологии автоматической сварки и
создания оборудования для ее реали-
зации в ремонтных условиях. Разрабо-
танная по результатам проведенных
работ технология и оборудование ав-
томатической аргонодуговой сварки
(комплекс СА-673) в обеспечение за-
данных требований предусматривают:
- ограничение тепловложения при
сварке корневых проходов (до толщи-
ны шва 6 - 8 мм) не более 14 кДж/
см (что достигается применением им-
пульсных режимов сварки);
- ограничение тепловложения при
дальнейшем заполнении разделки
кромок на единицу наплавляемого
металла не более 0,107 МДж/см3;
- применение U-образной разделки
кромок с углом раскрытия 9о;
- строгое соблюдение режима сварки
с записью его параметров и автома-
тическая регулировка длины дуги, что
гарантирует постоянство погонной
энергии с заданным тепловложением,
высокое качество формирования и
структуры металла сварного шва;
- дистанционное управление процес-
сом сварки, что существенно снижает
дозовую и тепловую нагрузку на пер-
сонал;
- наличие ТВ-системы, которая по-
мимо дистанционного управления
позволяет производить оперативный
контроль качества внешним осмо-
тром.
За период с 2001 по 2007г. по раз-
работанным НИКИМТом усовершен-
ствованным технологиям ремонтной
сварки с использованием комплексов
СА-673 было отремонтировано на
САЭС, КуАЭС, ЛАЭС
более 1200 сварных соединений
Ду300. (рис. 2)
С развертыванием в отрасли работ по
масштабному сооружению энергобло-
ков по проекту АЭС-2006, естествен-
но встает вопрос о создании оборудо-
вания и технологий автоматической
орбитальной сварки, которые в сово-
купности с надлежащей подготовкой
персонала дадут возможность авто-
матизировать монтажную сварку наи-
более ответственных трубопроводов
из аустенитных и перлитных сталей.